1 / 16

Einführung in die Informatik für Naturwissenschaftler und Ingenieure

Wintersemester 2005/06. Einführung in die Informatik für Naturwissenschaftler und Ingenieure ( alias Einführung in die Programmierung) (Vorlesung). Prof. Dr. Günter Rudolph Fachbereich Informatik Lehrstuhl für Algorithm Engineering. Kapitel 15: Schablonen. Inhalt

booth
Download Presentation

Einführung in die Informatik für Naturwissenschaftler und Ingenieure

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Wintersemester 2005/06 Einführung in die Informatik für Naturwissenschaftler und Ingenieure (alias Einführung in die Programmierung) (Vorlesung) Prof. Dr. Günter Rudolph Fachbereich Informatik Lehrstuhl für Algorithm Engineering

  2. Kapitel 15: Schablonen • Inhalt • Motivation: Hashen von beliebigen Objekten • Einführung von Schablonen / Templates • ADT Liste (… schon wieder: jetzt aber wirklich als ADT) • ADT HashTable mit Schablonen  Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  3. Kapitel 15: Schablonen Wiederholung: Instantiierung der Schablone class ComplexHashTable : public HashTableTemplate<Complex> { public: ComplexHashTable(int aMaxBucket); int Hash(Complex& aElem); }; ComplexHashTable::ComplexHashTable(int aMaxBucket) : HashTableTemplate<Complex>(aMaxBucket) {} int ComplexHashTable::Hash(Complex& aElem) { int h1 = aElem.Re() % maxBucket; int h2 = aElem.Im() % maxBucket; return (h1 + 19 * h2) % maxBucket; } Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  4. Kapitel 15: Schablonen Test int main() { ComplexHashTable cht(17); Complex a[400]; int k = 0; for (int i = 0; i < 2000; i++) { Complex elem(rand(), rand()); if (i % 5 == 0) a[k++] = elem; cht.Insert(elem); } int hits = 0; for (int i = 0; i < 400; i++) if (cht.Contains(a[i])) hits++; cout << "Treffer: " << hits << endl; } Ausgabe: Treffer: 400 Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  5. Kapitel 15: Schablonen Test Länge der Kollisionslisten Kollisionslisten Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  6. Beispiel: main.gcc HauptprogrammComplex.h Komplexe Zahlen (inline)ListCollection.* Instantiierungen der Schablone List HashCollection.* Instantiierungen der SchabloneHashTableList.* Schablone ListHashTable.* Schablone HashTable Kapitel 15: Schablonen Achtung: Eine Schablone muss in einer Übersetzungseinheit definiert (oder inkludiert) werden, wenn dort diese Schablone instantiiert wird … ... natürlich vor der Instantiierung!  Organisation des Codes (insbesondere die Inklusionen) gut überdenken! Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  7. Kapitel 15: Schablonen Organisation des Codes Definition der Schablone ListCollection.cpp List.cpp 2. List.h ListCollection.h 1. main.cpp Complex.h 1. HashCollection.h HashTable.h 2. 2. 1. HashCollection.cpp HashTable.cpp Definition der Schablone Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  8. Annahme: Die Klasse BST(binary search tree)ist in Bibliothek gegeben.  Nicht veränderbar! class BST { protected: BST *fRoot; private: BST *Insert(BST*, int); public: BST() { fRoot = 0; } int fValue; BST *fLeft, *fRight; void Insert(int aValue) { fRoot = Insert(fRoot, aValue); } }; Kapitel 15: Schablonen Hashing von Binärbäumen  sinnvoll, da totale Ordnung auf Binärbäumen nicht offensichtlich Aber: Für Hash-Schablone werden Methoden Equal und Print benötigt! Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  9. Kapitel 15: Schablonen Implementierung (zur Erinnerung) BST *BST::Insert(BST* aTree, int aValue) { if (aTree == 0) { BST *node = new BST; node->fValue = aValue; node->fLeft = node->fRight = 0; return node; } if (aTree->fValue > aValue) aTree->fLeft = Insert(aTree->fLeft, aValue); else if (aTree->fValue < aValue) aTree->fRight = Insert(aTree->fRight, aValue); return aTree; } rekursiv Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  10. Kapitel 15: Schablonen • Wie können Methoden Equal und Print hinzugefügt werden? • Erweiterung der Klasse BST um diese Methoden.  Geht nicht, da als Bibliotheksklasse unveränderbar! • Ableiten von Klasse BST und Methoden hinzufügen.  Gute Idee! Bemerkung: Hier werden nur Methoden und keine Attribute hinzugefügt. Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  11. cast-Operation: Kapitel 15: Schablonen Die neue Klasse BinTree class BinTree : public BST { private: bool Equal(BinTree*, BinTree*); public: BinTree() : BST() { } bool Equal(BinTree *aTree) { return Equal((BinTree*) fRoot, aTree->GetRoot()); } void Print() { /* to do */ }; BinTree *GetRoot() { return (BinTree*)fRoot; } }; fRoot ist Typ BST*,wird durch castzum Typ BinTree* Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  12. Kapitel 15: Schablonen Die neue Klasse BinTree bool BinTree::Equal(BinTree* L, BinTree* R) { if (L == 0) return (R == 0); if (R == 0) return false; if (L->fValue != R->fValue) return false; BinTree *LL, *LR, *RR, *RL; LL = (BinTree*) L->fLeft; LR = (BinTree*) L->fRight; RL = (BinTree*) R->fLeft; RR = (BinTree*) R->fRight; return Equal(LL, RL) && Equal(LR, RR); } Abbruch-bedingungen cast Rekursion Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  13. public: int Hash() { return Hash((BinTree*)fRoot); } private: int BinTree::Hash(BinTree* B) { const c = 275604541; // large prime number if (B == 0) return 0; int hl = Hash((BinTree*)B->fLeft); int hr = Hash((BinTree*)B->fRight); int h = (hl * 17 + hr) % c; return (h * 23 + B->fValue) % c; } Kapitel 15: Schablonen Die neue Klasse BinTree: Nachtrag  Eine Methode, die einen Hashwert für einen Baum liefert, wäre nützlich! Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  14. Kapitel 15: Schablonen Instantiierung der Schablone List und HashTable class BinTreeList : public List<BinTree> { public: BinTreeList(); }; ListCollection.h ListCollection.cpp BinTreeList::BinTreeList() : List<BinTree>() {} class BinTreeHashTable : public HashTableTemplate<BinTree> { public: BinTreeHashTable(int aMaxBucket); int Hash(BinTree& aElem); }; BinTreeHashTable::BinTreeHashTable(int aMaxBucket) : HashTableTemplate<BinTree>(aMaxBucket) {} int BinTreeHashTable::Hash(BinTree& aElem) { return aElem.Hash() % maxBucket; } Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  15. Kapitel 15: Schablonen Rückblick • Schablonen für Listen und HashTabellen waren vorhanden • Klasse BST (binary search tree) war in Bibliothek vorhanden • Definition der Klasse BinTree durch Ableiten von BST • Methode Equal • Methode Print • Methode Hash • Instantiieren der Schablonen für Liste und HashTabelle • Definition der Konstruktoren • Methode Hash (unter Verwendung von Hash der Klasse BinTree) Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

  16. Kapitel 15: Schablonen Ergänzungen • Anonyme Klassen→ Instantiierung einer Schablone ohne AbleitenList<double> dblList; dblList.Insert(23.5);sinnvoll, wenn nur selten oder temporär benutzt; lästig, wenn Übergabetyp bei Parametern; dann häufige Notlösung: typedefBsp: typedef List<double> DoubleList; • Funktions-Schablonen→ template <class T> void sort(vector<T>&); void f(vector<int>&vi, vector<string>& vs) { sort(vi); sort(vs); } Rudolph: EINI (WS 2005/06) ● Kap. 15: Schablonen

More Related